模拟电子技术基础(康华光版)核心知识体系
模拟电子技术的核心研究对象是模拟信号(在时间和幅值上都是连续的信号),而实现这些信号处理的核心元器件是半导体器件,尤其是晶体管。

整个课程可以概括为:“一个中心,两个基本点,三大应用,一个保障”。
- 一个中心:晶体管(BJT & FET)的放大原理。
- 两个基本点:放大电路的静态分析和动态分析。
- 三大应用:基本放大电路、负反馈放大电路、功率放大电路与直流电源。
- 一个保障:频率响应。
半导体器件基础
这是模拟电路的基石,理解了器件,才能理解电路。
半导体物理基础
- 核心概念:本征半导体、杂质半导体(P型、N型)。
- 关键现象:PN结的形成及其单向导电性,这是所有半导体器件功能的物理基础。
- 伏安特性:描述PN结两端电压与流过电流的关系,包括正向导通和反向截止两个区域。
二极管
- 核心模型:
- 理想模型:正向导通压降为0,反向截止电阻无穷大,用于初步估算。
- 恒压降模型:正向导通时有一个固定压降(硅管约0.7V),最常用。
- 小信号模型:用于分析电路的微小变化(交流信号),用一个动态电阻
r_d表示。
- 主要应用:
- 整流:将交流电转换为脉动直流电(半波、全波、桥式)。
- 限幅/钳位:限制信号的幅度或将信号电位移动一个固定值。
- 稳压:利用稳压二极管的反向击穿特性来稳定电压。
双极结型晶体管
- 结构:发射区、基区、集电区,对应三个极:E, B, C。
- 核心原理:
- 电流放大作用:
I_C = β * I_B(β为电流放大系数),基极电流微小的变化,可以引起集电极电流巨大的变化,这是放大的基础。 - 三种工作状态:
- 放大区:发射结正偏,集电结反偏。
I_C = β * I_B成立,用于信号放大。 - 饱和区:发射结正偏,集电结也正偏。
U_CE很小(约0.3V),I_C不再受I_B控制,用于开关的“闭合”状态。 - 截止区:发射结反偏,集电结也反偏。
I_B ≈ 0,I_C ≈ 0,用于开关的“断开”状态。
- 放大区:发射结正偏,集电结反偏。
- 电流放大作用:
- 特性曲线:输入特性曲线
I_B = f(U_BE)和输出特性曲线I_C = f(U_CE)。
场效应晶体管
- 与BJT的核心区别:
- BJT:电流控制器件(用基极电流控制集电极电流)。
- FET:电压控制器件(用栅源电压
U_GS控制漏极电流I_D),FET的输入电阻极高。
- 分类:
- 结型场效应管:利用PN结的耗尽层宽度来控制导电沟道。
- 绝缘栅场效应管:利用半导体表面的电场效应来控制导电沟道,分为增强型和耗尽型,MOSFET是应用最广的。
- 核心原理:通过
U_GS控制I_D的大小,同样有放大区、可变电阻区、截止区。
基本放大电路
这是模拟电路的核心应用,也是考试的重点和难点。
放大电路的组成与分析方法
- 组成原则:必须为晶体管提供合适的静态工作点(Q点),使其工作在放大区。
- 分析方法:
- 静态分析:分析直流状态,确定Q点(
I_BQ,I_CQ,U_CEQ),常用估算法和图解法。- 关键:将电路中的电容视为开路。
- 动态分析:分析交流信号(小信号)的放大情况,常用微变等效电路法。
- 关键:将晶体管替换为其小信号模型(如H参数模型),将直流电压源接地,大电容视为短路。
- 静态分析:分析直流状态,确定Q点(
三种基本组态放大电路
这是必须烂熟于心的内容,需要从电路结构、静态分析、动态分析(计算 A_u, R_i, R_o)三个方面掌握。

| 组态 | 共射 | 共集 | 共基 |
|---|---|---|---|
| 电路结构 | 输入B,输出C | 输入B,输出E | 输入E,输出C |
电压增益 A_u |
较大(负值,反相) | 约等于1(正值,同相) | 较大(正值,同相) |
电流增益 A_i |
较大(β+1) | 较大(β+1) | 约等于1(α) |
输入电阻 R_i |
中等 | 大 | 小 |
输出电阻 R_o |
较大 | 小 | 较大 |
| 主要特点 | 电压、电流均有放大,应用最广 | 电压跟随器,用作缓冲级、隔离级 | 高频特性好,用作高频放大、阻抗变换 |
场效应管放大电路
分析思路与BJT放大电路完全相同,只是将BJT替换为FET,其小信号模型也不同,同样有共源、共漏、共栅三种组态,其性能对比与BJT的共射、共集、共基一一对应。
多级放大电路与频率响应
多级放大电路
- 耦合方式:
- 阻容耦合:各级Q点独立,但低频特性差(大电容影响)。
- 直接耦合:低频特性好,可以放大直流信号,但存在零点漂移问题,必须解决前后级电位配合问题。
- 变压器耦合:可实现阻抗匹配,但体积大、笨重,已很少用。
- 性能指标计算:
- 电压增益:
A_u = A_u1 * A_u2 * ... * A_un(后级的输入电阻是前级的负载)。 - 输入/输出电阻:第一级的输入电阻为总输入电阻,末级的输出电阻为总输出电阻。
- 电压增益:
频率响应
- 核心概念:
- 通频带:
BW = f_H - f_L。f_L由耦合电容和旁路电容决定,f_H由晶体管的结电容决定。 - 波特图:用对数坐标画出的频率响应曲线,包含幅频特性和相频特性。
- 通频带:
- 分析重点:
- 下限截止频率
f_L:主要分析耦合/旁路电容构成的高通RC电路。 - 上限截止频率
f_H:主要分析晶体管的结电容(如C_π,C_μ)构成的低通RC电路,使用密勒定理简化分析。 - 增益带宽积:对于一个放大电路,其增益与带宽的乘积近似为常数。
- 下限截止频率
负反馈放大电路
这是模拟电路的“灵魂”,几乎所有实用的放大电路都引入了负反馈。
反馈的基本概念
- 反馈:将输出信号的一部分或全部,通过一定网络送回到输入端,与输入信号进行比较(相加或相减)。
- 负反馈:反馈信号削弱输入信号。目的是改善放大电路的性能。
- 正反馈:反馈信号增强输入信号,用于振荡电路。
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